CST的粒子工作室軌跡跟蹤特點

之前有不少人提到OPERA和CST在做電子槍的時候的區別。有些時候算出來的結果不同，今天就來從三個方面簡單聊一下CST的粒子工作室：

從算法角度看：

CST PARTICLE STUDIO（CPD）用粒子跟蹤算法和發射模型來描述從表面發射到自由空間的粒子。采用的是有限積分法FIT這個和OPERA是有區別的。CST的計算時間會更久。

從發射模型來看：

主要有固定發射模式和空間電荷限制發射模式。

空間電荷限制的發射應用Child-Lingmuir方程， 虛陰極采用人為定義的虛陰極位置，這個也是和opera熱發射有區別的地方，會導致軌跡的不同。還有一定的區別是CST這里默認用的六面體網格的技術，這個在發射源曲率較大時候也會導致結果不同。

另一種散度模型表面電荷發射

將單元上的總Q=d1+d2 +d3 + d4分配給發射粒子。

從軌跡追蹤過程來看：

CST通過將場值插值到粒子的位置并計算電磁力。得到每個單元中沉積的空間電荷和粒子的電流，映射到網格上。自適應時間步長需要匹配最大的粒子速度，確保最小的遞進步數。在完成所有粒子在計算域的跟蹤后，利用得到的空間電荷矢量對靜電勢泊松方程方程的右側進行修正，計算更新后的電場是下一個迭代步驟的起點。收斂機制為空間電荷矢量從一個迭代步驟到下一個迭代步驟的相對差異。OPERA位置和速度更新使用采用自適應步長的龍格-庫塔積分法。收斂準則相同。這部分看區別不大。

Tracking這塊文字區別如斯。論CST之強大，還得看時域PIC、multipactor。